JP2003184996A - チェーンおよびスプロケットシステム - Google Patents

チェーンおよびスプロケットシステム

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 最大チェーン緊張力を増加させることなく、
ランダムスプロケットのノイズ特性を発揮できるチェー
ンおよびスプロケットシステムを実現する。 【解決手段】 ピン８４によって相互に連結されたリン
ク８２を有するチェーン８０と、周方向に隔てられた複
数の歯３２および隣り合う各歯３２の間に配置された歯
底部３４を有するスプロケット３０とを設ける。各歯底
部３４は、スプロケット中心から半径方向においてスプ
ロケット中心に最も接近した歯底部３４上の点までの距
離で定義される歯底半径Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 を有してい
る。第１、第２の歯底半径Ｒ3 ，Ｒ2 は、当該スプロケ
ット３０からチェーン８０に作用する緊張力を、予め設
定された一つまたはそれ以上のスプロケット次数に再分
配するのに効果的なパターンで配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、スプロケ
ットに関し、とくに、チェーンの緊張力を低減させるた
めのスプロケットに関する。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】自動車エンジンシステム
において、シャフト間で回転力を伝達するために、チェ
ーンおよびスプロケットシステムがしばしば用いられて
いる。たとえば、ドリブンシャフト上のスプロケット
は、チェーンを介してアイドラーシャフト上のスプロケ
ットに連結されている。
【０００３】このようなチェーンおよびスプロケットシ
ステムにおいては、ドライブスプロケットおよびドリブ
ンスプロケットの回転は、チェーンを介してアイドラー
シャフトおよびアイドラースプロケットの回転を生じさ
せる。自動車エンジンシステムでは、クランクシャフト
上のスプロケットは、たとえば、一つまたはそれ以上の
カムシャフトスプロケットを駆動するのに用いられてい
る。
【０００４】チェーンおよびスプロケットシステムに用
いられるチェーンは、一般に、ピンまたはローラで連結
された複数の噛合リンクプレートから構成されている。
スプロケットは、一般に、その円周の回りに配置された
複数の歯を有する円形のプレートから構成されている。
【０００５】隣り合う各歯の間には、チェーンのピンま
たはローラを受け入れるための概略円弧状または半円状
の形状を有する歯底部が配置されている。各歯底部は、
スプロケット中心からスプロケット中心に最も接近した
歯底上の点までの距離で定義される歯底半径を有してい
る。
【０００６】歯底半径が一定のストレートスプロケット
においては、歯底半径は実質的にすべて等しくなってい
る。しかしながら、チェーンがこのストレートスプロケ
ットの回りを回転すると、チェーンのリンクを連結する
ピンまたはローラがスプロケット歯と接触してスプロケ
ットの隣り合う歯の間の歯底部と衝突するときに、不快
なノイズを生成する可聴音周波数がしばしば発生すると
いうことが分かってきた。
【０００７】このようなノイズの大きさおよび音の周波
数は、一般に、チェーンおよびスプロケットの構造、チ
ェーンの回転速度、その他の音、または運転環境におけ
るノイズ源に応じて変化する。チェーンおよびスプロケ
ットシステムの設計においては、チェーンのローラがス
プロケットの歯底部と噛み合う時に発生するノイズレベ
ルを減少させることが望ましいといえる。
【０００８】チェーンのスプロケットとの噛合いによっ
て発生するノイズレベルを低減させるのために、「ラン
ダム」スプロケットが開発されてきた。ランダムスプロ
ケットは、異なる複数の歯底半径を有することによって
特徴付けられる。この異なる歯底半径は、チェーンのロ
ーラまたはピンがスプロケットの歯または歯底部と噛み
合うことによって発生する音の周波数を変調させるため
に、スプロケットの周囲において或る特定のパターンで
配置されている。このような音の周波数の変調によっ
て、チェーンがスプロケット回りを回転する時に発生す
るノイズが減少する。
【０００９】チェーンおよびスプロケット間の噛合いに
よって発生するノイズを低減させることに加えて、スプ
ロケットからチェーンに作用する緊張力を減少させるこ
ともまた望ましいことである。チェーン緊張力の減少
は、チェーンの摩耗低減につながり、それによって、チ
ェーンの寿命が伸びるので、有利である。さらに、チェ
ーン緊張力の減少は、スプロケットの摩耗低減にもつな
がり、それによっても、スプロケットの寿命が伸びる。
【００１０】ある特定のシステムにおいて、チェーン緊
張力が周期的にまたは反復して変化するということは、
緊張力が引き起こす事象と相関関係があることが多い
が、このような周期的または反復的な変化がチェーン緊
張力を測定することによって観測されてきた。
【００１１】たとえば、自動車用タイミングチェーンシ
ステムにおいては、各スプロケット歯および（または）
歯底部とチェーンピンとの噛合いおよび噛合い離れが、
反復する緊張力の変化に帰着することが多いということ
が、チェーン緊張力の測定から観測されてきた。このよ
うなチェーン緊張力の変化は、エンジンシリンダの点火
やトランスミッションの噛合いのような、潜在的に緊張
力が引き起こす事象と相関関係がある。
【００１２】このようなシステムにおいては、たとえ
ば、シャフトまたはスプロケットの回転につき１回発生
する緊張力の事象は、第１次の事象とみなされ、各シャ
フトまたはスプロケットの回転につき４回発生する事象
は、第４次の事象とみなされる。相対的な基準周期つま
りクランクシャフトまたはスプロケットの回転（あるい
は他の基準）およびシステムに応じて、クランクシャフ
トまたはスプロケットの回転には、一つまたはそれ以上
の緊張力の発生源から生じる多数次の事象が存在する。
【００１３】同様に、スプロケット回転のある特定の次
数が、一つ以上の緊張力の事象の累積的な影響を含む。
ここで用いられているように、スプロケット（またはク
ランクシャフト）の回転中に生じるこのような緊張力の
事象の次数は、スプロケット（またはクランクシャフ
ト）の次数および（または）スプロケット次数（または
クランクシャフト次数）とも称される。
【００１４】ストレートスプロケットにおいては、一般
に、予測可能な緊張力が、ピッチ次数としても知られた
スプロケットの歯数に対応するプロケット次数でチェー
ンに作用する。
【００１５】このため、１９枚の歯のスプロケットで
は、１９次の次数またはピッチ次数で、すなわちスプロ
ケットの回転の１９倍の次数で、緊張力がチェーンに作
用する。スプロケットの構造に応じて、ストレートスプ
ロケットの次数は、概略均等の緊張力の変化または大き
さをもって、スプロケット回転に対して均等間隔で発生
する。
【００１６】これに対して、ランダムスプロケットは、
異なる歯底半径を有していることにより、ストレートス
プロケットと比較すると、一般に、異なる緊張力特性を
有している。チェーンがランダムスプロケットの回りを
回転すると、異なる歯底半径の各々がチェーンに対して
異なる緊張力の事象を与える。
【００１７】たとえば、チェーンのローラが第１の歯底
半径の歯底部と噛み合うとき、チェーンのローラが第１
の歯底半径よりも大きな第２の歯底半径の歯底部と噛み
合うときと異なる緊張力の作用を受ける。また、異なる
歯底半径の相対的配置により、緊張力の変化がランダム
スプロケットによってチェーンに作用する。
【００１８】同じ歯底半径を有する隣り合う歯底部間を
移動するローラは、異なる歯底半径を有する隣り合う歯
底部間を移動するローラとは異なるチェーン緊張力の変
化に帰着することになる。
【００１９】ランダムスプロケットから受けるチェーン
緊張力の変化は、スプロケットが二つ以上の異なる歯底
半径を有しているときに、より強く現れる。連続して大
きくなる歯底半径を有する第１、第２および第３のラン
ダムスプロケットにおいては、チェーンローラが第１の
歯底半径の歯底部から第２の歯底半径の歯底部に移動す
るときよりも、チェーンローラが第１の歯底半径の歯底
部から第３の歯底半径の歯底部に移動するときに、チェ
ーンに作用する緊張力が大きくなる。
【００２０】このように、主にノイズ低減のために設計
されたランダムスプロケットは、ストレートスプロケッ
トによりチェーンに作用する最大の緊張力に比較して、
チェーン緊張力の増加やチェーン緊張力の変化をしばし
ば生じさせる。たとえば、ランダムスプロケット構造
は、スプロケットのピッチ次数を減少させることによっ
て、チェーンノイズまたはチェーンの高周波音(chain w
hine) を低減させる。
【００２１】しかしながら、スプロケットのピッチ次数
を減少させることは、スプロケットの低い次数にわたっ
てスプロケットからチェーンに作用する緊張力を再分配
し、または集中させることに帰着することになる。この
ことにより、ランダムスプロケットの低い次数に対応す
るチェーン緊張力の増加にしばしば帰着することにな
る。
【００２２】スプロケットの低い次数において増加した
チェーン緊張力は、チェーンおよびスプロケットに作用
する最大チェーン緊張力全体をしばしば増加させる。そ
の結果、このような緊張力にさらされるチェーンおよび
スプロケットシステムは、低い次数に緊張力が集中する
ことにより、摩耗が大きく進行して破損の機会が増える
とともに、その他の悪影響を受ける。
【００２３】したがって、最大チェーン緊張力を増加さ
せることなく、ランダムスプロケットのノイズ低減特性
を有するスプロケット構造およびスプロケット設計手法
の必要性が存在している。また、チェーンおよびスプロ
ケットシステムまたはその他匹敵するシステムにおい
て、性能、耐久性および効率を向上させるために、緊張
力を異なるスプロケット（またはその他の）次数に移行
させる柔軟性を提供するためのスプロケット構造および
スプロケット設計手法の必要性が存在している。
【００２４】本発明は、このような従来の実情に鑑みて
なされたもので、最大チェーン緊張力を増加させること
なく、ランダムスプロケットのノイズ低減特性を有する
チェーンおよびスプロケットシステムを提供することを
目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るチ
ェーンおよびスプロケットシステムは、複数対のリンク
を有し、ピンによって相互に連結されたチェーンと、カ
ムシャフトに設けられ、周方向に隔てられた複数の歯を
有するとともに、ピンを受け入れるための歯底部を隣り
合う各歯の間に有する一つまたはそれ以上の概略円形状
のスプロケットとを備えている。各歯底部は、スプロケ
ット中心から半径方向においてスプロケット中心に最も
接近した歯底部上の点までの距離である歯底半径を有し
ている。各歯底部の少なくとも一つが第１の歯底半径を
有し、各歯底部の少なくとも一つが第２の歯底半径を有
しており、第２の歯底半径が第１の歯底半径よりも小さ
くなっている。第１および第２の歯底半径が、チェーン
に作用する緊張力を再分配するのに効果的なパターンで
配置されており、システムの運転中にチェーンに作用す
る緊張力全体を減少させている。
【００２６】請求項２の発明においては、チェーン緊張
力が、スプロケットの運転中にチェーンに作用する緊張
力全体を減少させるのに効果的なスプロケット次数に再
分配されている。
【００２７】請求項３の発明においては、歯底部半径が
大きなパターンおよび小さなパターンで配置されてい
る。
【００２８】請求項４の発明においては、緊張力が、ス
プロケットのあらゆる回転に対して少なくとも４倍の集
中した緊張力を有するように再分配されている。
【００２９】請求項５の発明においては、歯底半径が、
チェーンのスプロケットとの相互作用によって発生する
ノイズを低減するパターンで配置されている。
【００３０】請求項６の発明においては、スプロケット
以外の発生源から外部の緊張力がチェーンに作用してお
り、スプロケットには、チェーンの外部の緊張力をオフ
セットするのに効果的な歯底半径パターンが形成されて
おり、チェーンに作用する緊張力全体を減少させてい
る。
【００３１】請求項７の発明においては、スプロケット
以外の発生源から外部の緊張力がチェーンに作用してお
り、スプロケットには、チェーンの外部の緊張力を増加
させるのに効果的な歯底半径パターンが形成されてい
る。
【００３２】請求項８の発明においては、歯底部の少な
くとも一つが第３の歯底半径を有しており、第３の歯底
半径が第２の歯底半径よりも小さくなっている。
【００３３】請求項９の発明においては、第１、第２お
よび第３の歯底半径が、スプロケットの回りに実質的に
４回繰り返すパターンで配置されている。
【００３４】請求項１０の発明に係るスプロケットは、
スプロケットの円周に沿って配置された複数の歯を有
し、隣り合う各歯がそれらの間に歯底部を有しており、
各歯底部が、スプロケット中心から半径方向に沿ってス
プロケット中心に最も接近した歯底部上の点までの距離
で定義される歯底半径を有しており、互いに異なる歯底
半径が、スプロケットの回転に対して予め選択された一
つまたはそれ以上の次数でチェーンへの緊張力を分配す
るのに効果的なパターンで配置されている。
【００３５】請求項１１の発明においては、歯底半径が
複数のパターンで配置されており、そのうちの少なくと
も一つは大きなパターンであり、そのうちの少なくとも
一つは小さなパターンである。
【００３６】請求項１２の発明においては、歯底半径の
パターンが、スプロケットおよびチェーンの相互作用に
よって発生するノイズを低減するのに効果的なものにな
っている。
【００３７】請求項１３の発明においては、予め選択さ
れた次数が第４次の次数を構成している。
【００３８】請求項１４の発明においては、スプロケッ
ト以外の発生源から外部の緊張力がチェーンに作用して
おり、予め選択された一つまたはそれ以上のスプロケッ
ト次数が、チェーンの外部の緊張力を少なくとも部分的
にオフセットするように、選択されている。
【００３９】請求項１５の発明においては、スプロケッ
ト以外の発生源から外部の緊張力がチェーンに作用して
おり、予め選択された一つまたはそれ以上のスプロケッ
ト次数が、チェーンの外部の緊張力に付加するように、
選択されている。
【００４０】請求項１６の発明においては、互いに異な
る歯底半径が、少なくとも、第１の歯底半径と、第１の
歯底半径より小さい第２の歯底半径とから構成されてい
る。
【００４１】請求項１７の発明においては、第１および
第２の歯底半径が、スプロケットの回りに実質的に４回
繰り返すパターンで配置されている。
【００４２】請求項１８の発明においては、互いに異な
る歯底半径が、第２の歯底半径より小さい第３の歯底半
径を有している。
【００４３】請求項１９の発明においては、第１、第
２、第３の歯底半径がスプロケットの回りに実質的に４
回繰り返すパターンで配置されている。
【００４４】請求項２０の発明に係る、チェーンおよび
スプロケットシステムに作用する緊張力を分配するため
の方法は、以下の工程から構成されている。すなわち
（ａ）歯底部によって隔てられた複数の歯を有するスプ
ロケットを提供し、（ｂ）各歯底部に、スプロケット中
心から半径方向に沿って該スプロケット中心に最も接近
した歯底部上の点まで延びる歯底半径を与え、（ｃ）異
なる複数の歯底半径を与え、（ｄ）チェーンおよびスプ
ロケットシステムに作用する緊張力を分配するのに効果
的なパターンで、隣り合うスプロケット歯間に歯底半径
を配置して、システムに作用する緊張力全体を減少させ
る。
【００４５】請求項２１の発明においては、予め設定さ
れた一つまたはそれ以上のスプロケット次数においてチ
ェーン緊張力を集中させるのに効果的な歯底半径のパタ
ーンを選択することを含んでいる。
【００４６】請求項２２の発明においては、そのうちの
少なくとも一つが大きなパターンから構成されかつその
うちの少なくとも一つが小さなパターンから構成された
複数の歯底半径のパターンが選択されている。
【００４７】請求項２３の発明においては、チェーンが
スプロケットと相互作用することによって発生するノイ
ズを低減させるのにも効果的な歯底半径パターンを選択
することを含んでいる。
【００４８】請求項２４の発明においては、スプロケッ
トからチェーンに作用する緊張力を第４次のスプロケッ
ト次数に集中させることを含んでいる。
【００４９】請求項２５の発明においては、あらゆる緊
張力発生源からシステムに作用する緊張力全体を釣り合
わせるために、スプロケット以外の発生源からチェーン
に作用する緊張力を少なくとも部分的にオフセットする
のに効果的な歯底半径パターンを選択することを含んで
いる。
【００５０】請求項２６の発明においては、あらゆる緊
張力発生源からシステムに作用する緊張力全体を少なく
とも部分的に釣り合わせるために、スプロケット以外の
発生源からチェーンに作用する緊張力に少なくとも部分
的に付加するのに効果的な歯底半径パターンを選択する
ことを含んでいる。
【００５１】請求項２７の発明に係るシステムは、シス
テム内のチェーン緊張力を低減するように設けられたチ
ェーンおよびスプロケットシステムであって、スプロケ
ットが、スプロケットからチェーンに作用する緊張力
を、予め設定された一つまたはそれ以上のスプロケット
次数に集中させるための手段と、スプロケット以外の発
生源からチェーンに作用する緊張力を少なくとも部分的
にオフセットさせるための手段とから構成されている。
【００５２】請求項２８の発明においては、スプロケッ
ト次数が少なくとも第４次の次数である。
【００５３】請求項２９の発明に係る自動車用タイミン
グシステムは、ピンによって相互に連結された複数対の
リンクを有するチェーンと、周方向に隔てられた複数の
歯を有するとともに、ピンを受け入れるために隣り合う
各歯の間に配置された歯底部を有し、カムシャフトに取
り付けられた概略円形状のスプロケットとを備えてい
る。各歯底部は、スプロケット中心から半径方向に沿っ
てスプロケット中心に最も接近した歯底部上の点まで延
びる歯底半径を有している。少なくとも一つの歯底部が
第１の歯底半径を有し、少なくとも一つの歯底部が第２
の歯底半径を有し、少なくとも一つの歯底部が第３の歯
底半径を有しており、第２の歯底半径が第１の歯底半径
よりも小さく、第３の歯底半径が第２の歯底半径よりも
小さくなっている。第１、第２および第３の歯底半径
が、チェーンに作用する緊張力を再分配して、システム
の運転中にチェーンに作用する緊張力を低減させるのに
効果的なパターンで配置されている。
【００５４】請求項３０の発明においては、前記パター
ンが、第２歯底半径、第３歯底半径、第３歯底半径、第
２歯底半径、第１歯底半径、第２歯底半径、第３歯底半
径、第３歯底半径、第２歯底半径、第１歯底半径、第２
歯底半径、第３歯底半径、第３歯底半径、第２歯底半
径、第１歯底半径、第２歯底半径、第３歯底半径、第３
歯底半径、第２歯底半径という一連の歯底半径から構成
されている。
【００５５】請求項３１の発明においては、歯底半径パ
ターンが、チェーンおよびスプロケットの相互作用によ
って発生するノイズを低減させるのにも効果的なものに
なっている。
【００５６】請求項３２の発明に係るスプロケットは、
スプロケットの外周に沿って配置された複数の歯を有
し、隣り合う各歯がサイレントチェーンの歯と接触する
ように設けられている。サイレントチェーンの連結部に
隣り合う歯がスプロケットの隣り合う歯の間に着座して
いるときに、スプロケットがスプロケット中心からサイ
レントチェーンの連結部の中心までの距離で定義される
ピッチ半径を有している。複数のピッチ半径が、サイレ
ントチェーンに作用する緊張力をスプロケット回転に対
して予め選択された一つまたはそれ以上の次数に分配す
るのに効果的なパターンで配置されている。
【００５７】本発明の一つの特徴にしたがって、自動車
用タイミングチェーンシステムにおけるクランクシャフ
ト回転のようなスプロケット回転または他の基準に対
し、予め設定された一つまたは多数の次数において最大
チェーン緊張力を集中させるように選択された歯底形態
および歯底半径を有するスプロケットが提供されてい
る。この特徴部分においては、減少しまたは制御された
チェーン緊張力を促進して、同時にチェーンノイズを低
減させるスプロケットが提供されている。
【００５８】本発明の他の重要な特徴部分においては、
集中したチェーン緊張力を有するスプロケットの次数
が、スプロケット外部からチェーンに与えられる対応し
た緊張力を少なくとも一部相殺しまたは該緊張力に付加
されるように、選択されている。
【００５９】最大または最小の緊張力がスプロケット外
部からチェーンに作用した状態で、スプロケットからチ
ェーンに作用する最大緊張力を調整することにより、シ
ステム全体の最大緊張力が減少しまたは有益な方法で再
分配される。
【００６０】本発明のもう一つの重要な特徴部分におい
ては、予め設定されたスプロケット（またはその他の基
準）の次数において最大チェーン緊張力を集中させるよ
うに選択された不規則な歯配列および歯底半径を有する
スプロケットが提供されている。スプロケットは、その
外周に沿って配置された、半径方向に延びる複数の歯を
有している。
【００６１】歯底部は、隣り合う歯の間で限定されてお
り、チェーンリンクを連結するローラまたはピンと噛み
合うための概略凹面形状または半円形状を有している。
各歯底部は、スプロケット中心から、半径方向において
スプロケット中心にもっとも接近した歯底部上の点まで
の距離である歯底半径を有している。
【００６２】本発明のもう一つの特徴部分にしたがっ
て、チェーンのローラがスプロケットの歯および歯底部
と噛み合うときに発生する音の周波数と、チェーンおよ
びスプロケットシステムにおける全体の緊張力とを効果
的に低減させるために、ランダムスプロケットの歯は、
予め設定されたパターンでスプロケットの外周に配置さ
れた隣り合う各歯の間において、二つまたはそれ以上の
異なる歯底半径を有している。
【００６３】本発明のもう一つの重要な特徴部分におい
ては、異なる三つの歯底半径がスプロケットの回りに或
るパターンで配置されている。隣り合う各歯の間の間隔
の深さを変えるために異なる三つの歯底半径を使用する
ことは、システムに作用する全体の緊張力と音の周波数
をさらに低減させる。
【００６４】本発明のもう一つの特徴部分を含むスプロ
ケットにおける歯底半径のパターンは、スプロケットか
らチェーンに作用する第１次、第２次、第３次および第
４次の緊張力をスプロケット回転の第４次に再分配する
ように選択されていてもよい。
【００６５】本発明のさらに他の実施態様においては、
主にノイズ低減のために設計された典型的なランダムス
プロケットと比較して、チェーン緊張力およびチェーン
ノイズを低減させるスプロケットが設けられている。
【００６６】本発明の別の実施態様においては、スプロ
ケットからチェーンに作用する最大緊張力が、スプロケ
ット回転の第４次に集中している。したがって、スプロ
ケットから作用するチェーン緊張力のピークは、スプロ
ケットの各回転に対して４倍発生する。
【００６７】本発明の他の特徴部分によれば、緊張力が
スプロケット外部からチェーンに作用するチェーンおよ
びスプロケットシステムにスプロケットが使用される。
スプロケット外部からチェーンに作用する最大緊張力が
スプロケット回転のほぼ所定の次数で発生するとき、ス
プロケット歯底半径の配列は、外部からチェーンに作用
する緊張力を少なくとも部分的に相殺し、分散させ、ま
たは該緊張力に付加するように選択されている。
【００６８】本発明の他の特徴部分においては、ランダ
ムスプロケットが、該スプロケットにチェーンが着座し
ているときにスプロケット中心からチェーン連結部まで
の距離である、異なる複数のピッチ半径を有している。
【００６９】異なる複数のピッチ半径は、チェーンの歯
がスプロケット歯と接触するサイレントチェーンのよう
なチェーンにとって、スプロケット回転の一つまたはそ
れ以上の所定の次数でチェーン緊張力を分配するのに効
果的な或るパターンで配置されている。
【００７０】本発明のこれらおよびその他の特徴・目的
をよく理解するためには、添付図面に関連して以下の詳
細な記述が参照されるべきである。
【００７１】
【発明の実施の形態】本発明は、その重要な一つの特徴
部分において、自動車用エンジンタイミングシステムの
ようなチェーンおよびスプロケットシステムに使用され
るランダムスプロケットに具現化されている。本発明の
このような特徴部分においては、チェーン緊張力をスプ
ロケット回転の一つまたはそれ以上の所定の次数に再分
配するのに効果的なスプロケット歯底部の半径およびパ
ターンが選択されている。
【００７２】もう一つの重要な特徴部分においては、ラ
ンダムスプロケットが、スプロケットからチェーンに作
用する緊張力を低減させるのに効果的なパターンで配置
された複数の異なる歯底半径を有している。さらに他の
特徴部分においては、歯底部の半径およびパターンが、
チェーンにとって重要な緊張力を低減させかつチェーン
のスプロケットとの接触時に発生するノイズを低減させ
るように、選択されている。
【００７３】図１は、従来の典型的なスプロケット１０
を示している。スプロケット１０は、外周に沿って配置
されかつ半径方向に延びる１９枚の歯１２を有してお
り、これらの歯は、図４に示すようなチェーン８０のリ
ンク８２の連結ピン８４と噛み合うように構成されてい
る。スプロケット１０は種々の大きさを有しており、た
とえば約３．０９１５cmの歯先半径を有している。この
歯先半径は、スプロケット中心から歯１２の先端までの
距離である。
【００７４】スプロケットの歯底部１４は、チェーン８
０のリンク８２を連結するピンまたはローラ８４を受け
入れるように、隣り合う各歯１２の間に限定されてい
る。歯底部１４は、チェーンのピン８４との噛合いを容
易にするように、概略弧状の形状を有している。
【００７５】各歯底部１４は、スプロケット中心からス
プロケット中心に最も接近した歯底部１４上の点までの
距離で定義される歯底半径ＲＲを有している。図示され
たスプロケット１０においては、歯底半径ＲＲは、スプ
ロケット中心から歯底部１４上の最も内側の点までの距
離で測るとき、約２．５７６８５cmである。
【００７６】図１のスプロケット１０は、すべての歯底
半径ＲＲが互いに等しくなっており、一般に、ストレー
トスプロケットとして知られている。したがって、この
タイプのスプロケット１０においては、第１の歯底半径
ＲＲに対応する参照符号１で示されるように、各歯底部
１４の深さは同じである。
【００７７】チェーン８０において緊張力が異なる事象
は、スプロケット１０の各回転の間に周期的に繰り返さ
れる。上述したように、与えられた緊張力の事象がスプ
ロケット１０の一回転中に繰り返される回数が、スプロ
ケット回転に対する次数とされる。
【００７８】たとえば、スプロケット１０の各回転中に
一度発生する、チェーン８０についての緊張力の事象
は、第１次の事象とされ、スプロケット一回転の間に二
度発生する事象は、第２次の事象とされる。
【００７９】チェーン８０の緊張力がシステムの運転中
に観察される場合、チェーン８０の緊張力の増加は、ス
プロケット１０の回転の或る次数で発生する。図１に示
されるような歯底半径が一定のストレートスプロケット
１０の場合には、チェーン緊張力のただ一つの大きなピ
ークは、スプロケット１０の歯数に応じたスプロケット
１０の次数で発生する。この次数は、上述のように、ピ
ッチ次数としても知られている。
【００８０】このように、１９枚の歯１２を有するスプ
ロケット１０の回りに回転するチェーンは、スプロケッ
ト回転の第１９次において、すなわちスプロケット１０
のあらゆる回転に対して１９倍の回数で、スプロケット
からチェーン８０に作用する緊張力のピークを有してい
る。スプロケット１０からチェーン８０に作用する緊張
力のピークはまた、スプロケット１０の歯数に加えて他
の要因によるものである。
【００８１】たとえば、その正確な中心の回りに回転し
ないスプロケット１０は、スプロケット１０の偏心回転
により、第１次のスプロケット次数で、つまりスプロケ
ット１０のあらゆる回転に対して一度だけ、チェーン８
０に緊張力を作用させる。
【００８２】チェーン８０のピンまたはローラ８４と、
スプロケット１０の歯底部１４および歯１２との接触に
より発生するノイズを低減させるために、異なる複数の
歯底半径を有する「ランダム」スプロケットが開発され
てきた。たとえば、ランダムスプロケットは、ノイズを
低減させるように選択された所望のパターンで配置され
た、異なる二つの歯底半径を有している。
【００８３】また、ランダムスプロケットは、チェーン
との噛合いにより発生するノイズをさらに低減させるた
めに所望のパターンで配置された、異なる三つの歯底半
径を有するように設計されている。なお、歯底半径は、
特定のシステムおよびスプロケット設計に基づいて変え
るようにしてもよい。
【００８４】実例１ 図２に示されたランダムスプロケット２０は、チェーン
８０がスプロケット２０と噛み合うことによって発生す
るノイズを低減するように設計されている。ランダムス
プロケット２０は、図１のストレートスプロケット１０
と似ているが、異なる三つの歯底半径Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3
を有しており、したがって、三つの異なる歯底深さ１〜
３を有している。
【００８５】図２に示されたスプロケット２０において
は、スプロケット中心から歯底部２４の最内側の点まで
の距離で測るとき、第１の歯底半径Ｒ1 が約２．５４６
８５cmであり、第２の歯底半径Ｒ2 が約２．５７６８５
cmであり、第３の歯底半径Ｒ3 が約２．６０６８５cmで
ある。
【００８６】歯底深さ１〜３は、ノイズの発生を抑制す
るために、スプロケット２０の隣り合う各歯２２の間の
歯底部２４とチェーン８０のピン８４との間の噛合周波
数を調整するように選択されたパターンで配置されてい
る。
【００８７】チェーン８０のピン８４がスプロケット２
０の隣り合う歯２２の歯底部２４の間を移動するとき、
ピン８４が着座する半径方向位置が、最大半径、公称半
径および最小半径の間で変化する。図２のノイズ低減ス
プロケットにおいては、タイミングマークＴで始まる歯
底部２４の深さのパターンは、２，２，３，３，２，
１，１，２，２，３，２，１，１，２，１，２，１，
１，１である。
【００８８】スプロケット２０は、シャフト上に取り付
けられ、チェーン８０を駆動するのに使用される。また
緊張力測定装置は、チェーン８０がスプロケット２０に
より駆動されるときにチェーン８０の緊張力を測定する
ために、チェーン８０と接触して配置されている。
【００８９】図５は、最大チェーン緊張力を、図２のラ
ンダムスプロケット２０が取り付けられたシャフトの回
転の対応する次数とともに示すグラフ４０を含んでい
る。したがって、この例では、スプロケット２０の回転
速度は、シャフトの回転速度と同じであり、このため、
スプロケット２０はシャフトと同じ相対的次数を有して
いる。
【００９０】もしスプロケットがドリブンスプロケット
であれば、回転速度およびシャフトに対する次数は、ド
リブンスプロケットの大きさや、ドライブスプロケット
２０に対するドリブンスプロケットの相対回転数に応じ
て、この例とは異なってくる。
【００９１】また図５は、シャフトおよびランダムスプ
ロケット２０の回転の最初の１９次に対応する最大チェ
ーン緊張力を記載した表４２を含んでいる。グラフ４０
および表４２に示すように、最大チェーン緊張力は第１
６次および第１９次で発生するが、最小のスプロケット
次数もまた、相対的に高い最大チェーン緊張力を有して
いる。
【００９２】たとえば、第１次、第２次、第３次および
第４次のスプロケット次数は、スプロケットの第５次か
ら第１３次において発生するチェーン緊張力よりもかな
り大きなチェーン緊張力を有している。
【００９３】したがって、図２に示されるように、ノイ
ズ低減のために選択されたパターンで配置された、異な
る三つの歯底半径を有するランダムスプロケット２０に
おいては、第１次、第２次、第３次および第４次のスプ
ロケット次数が、残りのスプロケット次数に比べて、相
対的に大きな緊張力をチェーン８０に作用させる。
【００９４】低いスプロケット次数に対応するこのよう
なチェーン緊張力の増加は、全体の最大チェーン緊張力
を増加させ、チェーン緊張力の不均衡を発生させ、チェ
ーンおよび（または）スプロケットの全体寿命を低減さ
せるという好ましくない影響を及ぼす。
【００９５】実例１におけるようなランダムスプロケッ
トに起因するチェーン緊張力を低減させるために、本発
明の一実施態様を使用するスプロケットによりチェーン
８０に作用する緊張力は、選択されたスプロケット次数
の間に再分配されるか、または所定のスプロケット次数
に集中される。
【００９６】このような観点から、異なる複数の歯底半
径が用いられており、これらの歯底半径は、一つまたは
それ以上のスプロケット次数で発生するチェーン緊張力
を他のスプロケット次数に再分配するのに効果的な一つ
またはそれ以上のパターンで配置されている。歯底の半
径およびパターンはまた、上述したようなおよび実例１
で説明したようなランダムスプロケットの欠点なしに、
チェーンノイズを低減させるように選択されている。
【００９７】この観点から、スプロケットの歯底半径
は、チェーンリンクの大きさおよび形状、チェーンを連
結するピンの大きさおよび間隔、スプロケット歯の枚
数、歯の形状、スプロケットの大きさから決定された最
大歯底半径および最小歯底半径に対して選択されてい
る。
【００９８】歯底半径はまた、典型的には、最大歯底半
径および最小歯底半径間の中間点でありかつ類似のスト
レートスプロケットに対して選択された歯底半径にしば
しば類似している公称歯底半径に対しても選択されてい
る。
【００９９】変化する歯底半径を選択することにより、
チェーンとスプロケット歯またはスプロケット歯底部と
の接触により発生するピッチ緊張力を分配できるように
なる。このことは、スプロケット歯底部の深さを変えた
ことによって、異なる回数および異なる緊張力で、チェ
ーンピン（または均等なチェーン部材）がスプロケット
歯またはスプロケット歯底部と接触することによるもの
であると考えられる。
【０１００】さらに、歯底半径は、スプロケットの周囲
に繰り返されるパターンで配置されている。このパター
ンは、典型的には、一つまたはそれ以上の組、あるいは
多数の一定でないまたは不規則な歯底半径を有してい
る。各組は、典型的には、同じ長さを有しかつ同じ次数
で配置された同じ数の歯底半径を有している。異なる組
の歯底半径は、異なる長さ、数および配置を有する半径
を有している。
【０１０１】スプロケットの周囲に沿って反復される別
の不規則な歯底半径の組にこのようなパターンを用いる
ことによって、これらの緊張力を特定のスプロケット次
数（または適用可能な基準に基づいた他の次数）に移行
させることができる。そうすることにより、緊張力を移
行させることの累積的な影響が、予定された減少を許容
する。あるいは、チェーン緊張量の増加が、特定のスプ
ロケット次数（または他の基準の次数）においてスプロ
ケットによりシステムに組み込まれる。
【０１０２】一定でないつまり不規則な歯底半径のパタ
ーンおよびこれらの歯底半径の長さの選択はさらに、歯
底半径の大きなパターンおよび小さなパターンの使用、
またはサブパターンの使用を許容する。このような大き
なパターンおよび小さなパターンは、チェーン（および
システム全体）に作用する緊張力を多数のスプロケット
次数（または適用可能な他の次数）に異なる大きさで再
分配するのに効果的である。
【０１０３】このことは、システム内の多数の緊張力発
生源を相殺させ、他の緊張力発生源にも拘らずチェーン
およびスプロケットに対する緊張力全体を均衡させるた
めに、スプロケット歯底部の半径およびパターンの選択
における柔軟性を付与する。
【０１０４】さらに、このような歯底部の半径およびパ
ターンの選択は、チェーンまたはシステム全体の緊張力
を過度に増加させることなく、低減したチェーンノイズ
のレベルに一組の半径の範囲内で歯底半径の適切な選択
を提供するスプロケット・チェーンシステムの設計を許
容する。同様に、このような設計は、チェーンノイズ寿
命の減少と、チェーンの耐久性と、スプロケットシステ
ムを伸ばす緊張力の均衡状態とを提供できる。
【０１０５】次の図２は、本発明におけるいくつかの重
要な特徴部分を示している。本発明の他の変形例および
適用例についても以下に記述される。
【０１０６】実例２ 図３は、予め設定されたスプロケット次数にチェーン緊
張力を再分配するとともに、チェーン８０とスプロケッ
ト３０との噛合いによって発生するノイズを低減させる
ためのランダムスプロケットが提供されている、本発明
の一実施態様によるスプロケット３０を示している。
【０１０７】図１のスプロケット１０と、主にノイズ低
減のために設計された図２のランダムスプロケット２０
と同様に、スプロケット３０は、外周の回りに配置され
た半径方向の複数の歯３２を有している。歯底部３４
は、チェーン８０のリンク８２を連結するピン８４を受
け入れるために、隣り合う歯３２の間に限定されてい
る。
【０１０８】図３のスプロケット３０は、最大歯底半径
Ｒ3 、公称歯底半径Ｒ2 、最小歯底半径Ｒ1 を有してい
る。上述したように、最大歯底半径および最小歯底半径
は、リンクの大きさ、ピンの間隔、スプロケット歯の形
状などによる。図３のスプロケット３０における歯底部
のパターンは、図２のスプロケット２０における歯底部
のパターンと異なっている。
【０１０９】図３に示されるように、それぞれ約２．５
４６８５ｃｍ、２．５７６８５ｃｍ、２．６０６８５ｃ
ｍの歯底半径Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 が用意されている。タイ
ミングマークＴで始まる歯底部の深さのパターンは、
２，３，３，２，１，２，３，３，２，１，２，３，
３，２，１，２，３，３，２である。
【０１１０】スプロケット３０の歯底部半径のパターン
は、２，３，３，２，１という配列を含んでおり、この
配列は、スプロケット３０の外周回りにおいて実質的に
４回繰り返されている。
【０１１１】したがって、この実例の歯底半径の組にお
いてグループ化された歯底半径の不規則なパターンの反
復は、スプロケット３０の第４次の次数においてチェー
ン８０の低い次数の緊張力を効果的に移行させて集中さ
せるのに使用される。これにより、スプロケット３０か
らチェーン８０に作用する最大緊張力全体を低減させ
る。
【０１１２】スプロケット３０からチェーン８０に作用
する緊張力を移行させる、このような不規則な歯底半径
と歯底半径の繰り返しパターンを組み合わせて使用する
ことは、最大チェーン緊張力全体が減少する一方、チェ
ーンノイズも減少するという利点を提供する。
【０１１３】図３のスプロケット３０の詳細部分図であ
る図４に示されるように、スプロケットは、三つの異な
る歯底半径Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 と、三つの異なる歯底深さ
１，２，３とを有している。
【０１１４】図４はまた、チェーンピン８４の中心を通
り、最大着座半径Ｒ3 、最小着座半径Ｒ1 および公称着
座半径Ｒ2 にそれぞれ対応する円弧Ａ3 ，Ａ1 ，Ａ2 を
示している。異なる歯底半径１〜３は、スプロケット３
０からチェーン８０に作用する緊張力を予め設定された
スプロケット次数に集中させるように選択されたパター
ンでスプロケット外周に沿って配置されている。
【０１１５】歯底半径の配置は、チェーン緊張力を集中
させることが望ましいスプロケット次数と同じ回数だけ
歯底半径のパターンを実質的に繰り返すことによって選
択されている。たとえば、本発明のスプロケット３０か
らチェーン８０に作用する緊張力を第４次のスプロケッ
ト次数に集中させるには、歯底半径の配置が、スプロケ
ット３０の回りに４回実質的に繰り返されるパターンを
構成すればよい。
【０１１６】図６は、図５のグラフに類似したグラフ６
０を含んでおり、このグラフは、予想される最大チェー
ン緊張力を、ランダムスプロケット３０が取り付けられ
るシャフトの回転の対応する次数とともに示している。
【０１１７】このため、スプロケット３０の次数はシャ
フトの次数と直接対応している。図６の表６２において
は、予想される最大チェーン緊張力のうち、スプロケッ
ト回転の最初の１９次に対応するものが記載されてい
る。
【０１１８】図６のグラフ６０および表６２に示すよう
に、図３のスプロケット３０は、図２のスプロケット２
０の低い次数と比較すると（図５のグラフ４２参照）、
低いスプロケット次数において、減少したチェーン緊張
力を有している。
【０１１９】ノイズ低減のためだけに設計された図２の
スプロケット２０と異なり、図３のスプロケット３０
は、最大チェーン緊張力をスプロケット回転の第４次お
よび第１９次の次数に集中させるように構成されてお
り、低いスプロケット次数に対応する最大チェーン緊張
力を減少させている。
【０１２０】たとえば、図３のスプロケット３０につい
ての第１、第２および第３のスプロケット次数は、図２
のスプロケット２０と比較して、対応するチェーン緊張
力がそれぞれ約７６％、約７３％、約３０％減少してい
る。
【０１２１】スプロケット３０は、これらの緊張力を低
い次数から第４次の次数まで再分配しており、このこと
は、主にノイズ低減のため設計された図２のランダムス
プロケット２０よりもほぼ４００％大きい最大チェーン
緊張力を有することが期待される。
【０１２２】上述したように、反復する不規則な歯底半
径パターンは、スプロケット３０からチェーン８０に作
用する最大緊張力を減少させる利点を提供する一方、ス
プロケット３０およびチェーン８０間の接触により発生
するノイズを低減させる。
【０１２３】本発明によるランダムスプロケット３０の
影響を減少させる最大緊張力の期待値が、図７に示され
ている。図１ないし図３のスプロケット１０，２０，３
０からチェーンに作用することが期待される最大緊張力
が、図７において、対応するエンジン速度とともに示さ
れている。
【０１２４】図７に示されるように、図１のストレート
スプロケット１０は、ノイズ低減のためだけに設計され
たランダムスプロケット２０に対して、種々のエンジン
速度を通じてかなり低い最大緊張力をチェーン８０に与
える。
【０１２５】とくに、主にノイズ低減のために設計され
たランダムスプロケット２０からチェーン８０に作用す
る最大緊張力は、４０００ｒｐｍ近辺のエンジン速度で
高くなっているが、ストレートスプロケット１０は、同
じエンジン速度においてかなり低い最大緊張力をチェー
ンに与える。
【０１２６】ノイズおよび最大チェーン緊張力を低減さ
せるように設計されたランダムスプロケット３０からチ
ェーン８０に作用する最大緊張力は、主にノイズ低減の
ために設計されたランダムスプロケット２０に対するよ
りもかなり低くなることが期待される。
【０１２７】実際上、緊張力低減スプロケット３０は、
チェーン８０に対し、図７に示されたエンジン速度にお
いてストレートスプロケット１０よりも低い最大緊張力
を与える。したがって、図７は、本発明による改良され
たランダムスプロケット３０が、従来のランダムスプロ
ケットでは応じられない効果である最大チェーン緊張力
の低減をもたらすことを期待されているということを示
している。
【０１２８】図３に示された本発明の特徴部分において
第４次の次数が選択されているが、チェーンの緊張力
は、スプロケット回転の他の次数に集中されていてもよ
い。たとえば、スプロケット回転の第３次の次数にチェ
ーン緊張力を集中させるのに効果的な歯底半径パターン
が選択されてもよい。このようなパターンは、スプロケ
ットの回りに実質的に３回繰り返される歯底半径配列を
含んでいる。
【０１２９】たとえば、第３次のスプロケット次数でチ
ェーン緊張力を集中させるための歯底深さのパターン
は、１，２，３，３，３，２，１，２，３，３，３，
２，１，２，３，３，３，２，１である。ここで、歯底
深さのパターン、つまり１，２，３，３，３，２が、ス
プロケットの各回転に対して実質的に３回繰り返されて
いる。
【０１３０】また、スプロケットからチェーン８０に作
用する緊張力は、１次以上のスプロケット次数に集中し
ている。たとえば、各スプロケット回転に対して２回繰
り返す歯底半径の大きな配列と、この大きな各配列の中
で２回繰り返す小さな配列とを有する歯底半径パターン
が選択されている。
【０１３１】これにより、本発明のこの特徴部分におい
て、大きな繰り返しパターンの中に小さな繰り返しパタ
ーンを含むことによって、大きな歯底半径および小さな
歯底半径が与えられている。大きな繰り返しパターンお
よび小さな繰り返しパターンの双方を有することの利点
は、スプロケットからチェーン８０への緊張力が生じる
スプロケット次数をさらに再分配できるということであ
る。
【０１３２】したがって、このようなパターンを有する
スプロケットの各回転に対して、大きな歯底半径配列が
二つの緊張力の事象を与え、小さな歯底半径配列が四つ
の緊張力の事象を与える。小さな歯底半径配列により与
えられる緊張力の事象は、大きな歯底半径配列により与
えられる緊張力の事象に比べて大きさが小さい。
【０１３３】またチェーンの緊張力は、シャフト、ピス
トンおよび（または）チェーンテンショナのような、ス
プロケット外部の自動車用エンジンシステムの種々の部
品によってチェーン８０に与えられる。チェーン緊張力
は、さらに、システムの運転温度に応じて変化する。た
とえば、エンジンの周囲温度が低下すると、チェーン８
０は冷却されて収縮し、その結果、チェーン緊張力が増
加する。
【０１３４】これとは逆に、エンジンの周囲温度が上昇
すると、チェーン８０は伸長し、その結果、チェーン緊
張力が低下する。これらの外部要因は、上記実例のスプ
ロケット２０，３０によりチェーン８０に与えられる緊
張力の事象に加えて、チェーン８０に緊張力の事象を与
える。これらの外部要因による緊張力の事象は、スプロ
ケット回転の次数に対応する間隔で発生する。
【０１３５】チェーンおよびスプロケットシステムにお
いて全体のチェーン緊張力を低減させるために、スプロ
ケット３０におけるような本発明のランダム反復歯底半
径パターンによりチェーン８０に作用する緊張力は、ス
プロケット３０およびチェーン８０の外部からチェーン
８０に作用する緊張力を少なくとも部分的に相殺するよ
うに選択されている。本発明の一つの特徴部分において
は、外部要因によるチェーン緊張力のピークに対応する
スプロケット回転の次数は、スプロケット３０による次
数と同様にして、決定されている。
【０１３６】次に、スプロケット３０は、外部要因によ
るチェーン緊張力が最小になるスプロケット次数にチェ
ーン緊張力を集中させるように構成されている。このこ
とは、スプロケット３０によるチェーン緊張力および外
部要因によるチェーン緊張力の双方が最大になれば発生
するような、チェーン８０の緊張力全体を低減させる可
能性を提供する。
【０１３７】本発明の他の実施態様においては、スプロ
ケット３０は、外部要因により与えられる緊張力に付加
する次数でチェーン８０に最大の緊張力を与えるように
構成されている。このことは、スプロケット３０および
外部要因の双方による最大のチェーン緊張力を所定のス
プロケット次数に集中する能力を提供する。
【０１３８】たとえば、外部要因による緊張力がスプロ
ケット３０の各回転に対して４回発生する場合、スプロ
ケット３０の歯底半径は、チェーンに作用する外部要因
による緊張力を少なくとも部分的に相殺するように位相
調整されたスプロケット次数に、スプロケット３０から
チェーン８０への最大緊張力を集中するように、配置さ
れている。
【０１３９】このようにして、チェーン８０の外部要因
による緊張力が、チェーン８０のスプロケット緊張力に
より少なくとも部分的に相殺され、これにより、チェー
ン８０の緊張力全体が減少し、チェーン８０およびスプ
ロケット３０双方の寿命が増加する。
【０１４０】本発明の他の実施態様においては、スプロ
ケット３０が、一つまたはそれ以上の所定の次数におい
て増加したチェーン緊張力を与えて、低い次数の緊張力
変動を生じさせるように、構成されている。低い次数に
おける緊張力の変動は、可変カムタイミングユニットを
駆動するのを補助するように用いられる。
【０１４１】図８は、サイレントチェーン９０とともに
使用される本発明の一実施態様によるスプロケット１０
０を示している。サイレントチェーン９０は、複数のリ
ンクプレート９２から構成されており、各リンクプレー
ト９２は、連結部９４の回りを互いに枢支可能な一つま
たはそれ以上の歯９６を有している。サイレントチェー
ン９０がスプロケット１００の回りを回転すると、チェ
ーン９０の歯９６がスプロケット１００の歯１０２と噛
み合う。
【０１４２】スプロケット１００は、異なる三つのピッ
チ半径ＰＲ1 ，ＰＲ2 ，ＰＲ3 を有している。ピッチ半
径は、スプロケット歯１０２の間に着座した歯９６を有
するリンクプレート９２において、スプロケット中心か
ら連結部９４までの距離で測られる。
【０１４３】図８は、チェーン連結部９４の中心を通
り、ピッチ半径ＰＲ1 ，ＰＲ2 ，ＰＲ3 に対応する円弧
ＰＡ1 ，ＰＡ2 ，ＰＡ3 を図示している。ピッチ半径Ｐ
Ｒ1 ，ＰＲ2 ，ＰＲ3 は、スプロケット１００からチェ
ーン９０に作用する緊張力をスプロケット回転の一つま
たはそれ以上の所定の次数に分配するのに効果的なパタ
ーンで配置されている。
【０１４４】上述したように、本発明は、チェーンおよ
びスプロケット間の噛合いにより発生するノイズを低減
させる一方、スプロケットからチェーンに作用する緊張
力を減少させるための方法および装置を提供するという
ことが理解されるだろう。
【０１４５】図面は本発明の特徴部分を例示している
が、本発明は、図面に示された特徴部分に限定されるも
のではない。さらに、本発明は、ここに記述された特徴
部分または任意の特定の特徴部分には限定されない。
【０１４６】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、最
大チェーン緊張力を増加させることなく、ランダムスプ
ロケットのノイズ低減特性を発揮するチェーンおよびス
プロケットシステムを実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のストレートスプロケットを示す側面図で
ある。
【図２】従来のランダムスプロケットを示す側面図であ
る。
【図３】本発明の一実施態様によるランダムスプロケッ
トを示す側面図である。
【図４】図３の４−４線で囲まれた領域の詳細図であっ
て、スプロケット歯底部におけるチェーンピンを示して
いる。
【図５】スプロケット回転に対する次数で発生する最大
チェーン緊張力を、図１に示された従来のランダムスプ
ロケットを使用するスプロケット次数とともに示すグラ
フである。
【図６】図３に示された本発明によるランダムスプロケ
ットを使用するスプロケット回転に対して選択された次
数で発生する最大チェーン緊張力を示すグラフである。
【図７】図１ないし図３のスプロケットにおける最大チ
ェーン緊張力をエンジン速度とともに示すグラフであ
る。
【図８】スプロケットの詳細図であって、隣り合うスプ
ロケット歯間のチェーン歯とともに示している。
【符号の説明】
３０， １００： スプロケット ３２， １０２： 歯 ３４： 歯底部 ８０： チェーン ８２： リンク ８４： ピン ９０： サイレントチェーン ９２： リンクプレート ９４： 連結部 Ｒ1 ： 第３の歯底半径 Ｒ2 ： 第２の歯底半径 Ｒ3 ： 第１の歯底半径
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 500124378 Ｐｏｗｅｔｒａｉｎ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｅｎｔｅｒ 3800 Ａｕｔｏｍａｔｉ ｏｎ Ａｖｅｎｕｅ Ｓｕｉｔｅ 100, Ａｕｂｕｒｎ Ｈｉｌｌｓ，Ｍｉｃｈｉｇ ａｎ 48326−1782 Ｕ．Ｓ．Ａ (72)発明者 ケビン・ビー・トッド アメリカ合衆国 ニューヨーク州 13068 フリービル オーシャン・ドライブ ７ Ｆターム(参考） 3J030 AA08 BA07 BB08 CA10

Claims (32)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 チェーンおよびスプロケットシステムで
    あって、 複数対のリンク８２を有し、ピン８４によって相互に連
    結されたチェーン８０と、 カムシャフトに設けられ、周方向に隔てられた複数の歯
    ３２を有するとともに、ピン８４を受け入れるための歯
    底部３４を隣り合う各歯３２の間に有する一つまたはそ
    れ以上の概略円形状のスプロケット３０とを備え、 各歯底部３４が、スプロケット中心から半径方向におい
    てスプロケット中心に最も接近した歯底部３４上の点ま
    での距離である歯底半径Ｒ2 またはＲ3 を有しており、 各歯底部３４の少なくとも一つが第１の歯底半径Ｒ3 を
    有し、各歯底部３４の少なくとも一つが第２の歯底半径
    Ｒ2 を有しており、第２の歯底半径Ｒ2 が第１の歯底半
    径Ｒ3 よりも小さくなっており、 第１および第２の歯底半径Ｒ3 ，Ｒ2 が、チェーン８０
    に作用する緊張力を再分配するのに効果的なパターンで
    配置されており、システムの運転中にチェーン８０に作
    用する緊張力全体を減少させている、ことを特徴とする
    チェーンおよびスプロケットシステム。
  2. 【請求項２】 請求項１において、 チェーン緊張力が、スプロケット３０の運転中にチェー
    ン８０に作用する緊張力全体を減少させるのに効果的な
    スプロケット次数に再分配されている、ことを特徴とす
    るチェーンおよびスプロケットシステム。
  3. 【請求項３】 請求項２において、 歯底部半径Ｒ2 ，Ｒ3 が、大きなパターンおよび小さな
    パターンで配置されている、ことを特徴とするチェーン
    およびスプロケットシステム。
  4. 【請求項４】 請求項３において、 緊張力が、スプロケット３０のあらゆる回転に対して少
    なくとも４倍の集中した緊張力を有するように再分配さ
    れている、ことを特徴とするチェーンおよびスプロケッ
    トシステム。
  5. 【請求項５】 請求項１において、 歯底半径Ｒ2 ，Ｒ3 が、チェーン８０のスプロケット３
    ０との相互作用によって発生するノイズを低減するパタ
    ーンで配置されている、ことを特徴とするチェーンおよ
    びスプロケットシステム。
  6. 【請求項６】 請求項１において、 スプロケット３０以外の発生源から外部の緊張力がチェ
    ーン８０に作用しており、スプロケット３０には、チェ
    ーン８０の外部の緊張力をオフセットするのに効果的な
    歯底半径パターンが形成されており、チェーン８０に作
    用する緊張力全体を減少させている、ことを特徴とする
    チェーンおよびスプロケットシステム。
  7. 【請求項７】 請求項１において、 スプロケット３０以外の発生源から外部の緊張力がチェ
    ーン８０に作用しており、スプロケット３０には、チェ
    ーン８０の外部の緊張力を増加させるのに効果的な歯底
    半径パターンが形成されている、ことを特徴とするチェ
    ーンおよびスプロケットシステム。
  8. 【請求項８】 請求項１において、 歯底部３４の少なくとも一つが第３の歯底半径Ｒ1 を有
    しており、第３の歯底半径Ｒ1 が第２の歯底半径Ｒ2 よ
    りも小さくなっている、ことを特徴とするチェーンおよ
    びスプロケットシステム。
  9. 【請求項９】 請求項８において、 第１、第２および第３の歯底半径Ｒ3 ，Ｒ2 ，Ｒ1 が、
    スプロケット３０の回りに実質的に４回繰り返すパター
    ンで配置されている、ことを特徴とするチェーンおよび
    スプロケットシステム。
  10. 【請求項１０】 スプロケット３０であって、 スプロケット３０の円周に沿って配置された複数の歯３
    ２を有し、隣り合う各歯３２がそれらの間に歯底部３４
    を有しており、各歯底部３４が、スプロケット中心から
    半径方向に沿ってスプロケット中心に最も接近した歯底
    部３４上の点までの距離で定義される歯底半径Ｒ1 ，Ｒ
    2 ，Ｒ3 を有しており、 互いに異なる歯底半径Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 が、スプロケッ
    ト３０の回転に対して予め選択された一つまたはそれ以
    上の次数でチェーン８０への緊張力を分配するのに効果
    的なパターンで配置されている、ことを特徴とするスプ
    ロケット。
  11. 【請求項１１】 請求項１０において、 歯底半径Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 が複数のパターンで配置され
    ており、そのうちの少なくとも一つは大きなパターンで
    あり、そのうちの少なくとも一つは小さなパターンであ
    る、ことを特徴とするスプロケット。
  12. 【請求項１２】 請求項１０において、 歯底半径のパターンはまた、スプロケット３０およびチ
    ェーン８０の相互作用によって発生するノイズを低減す
    るのに効果的なものになっている、ことを特徴とするス
    プロケット。
  13. 【請求項１３】 請求項１０において、 予め選択された次数が第４次の次数を有している、こと
    を特徴とするスプロケット。
  14. 【請求項１４】 請求項１０において、 スプロケット３０以外の発生源からの外部の緊張力がチ
    ェーン８０に作用しており、予め選択された一つまたは
    それ以上のスプロケット次数が、チェーン８０の外部の
    緊張力を少なくとも部分的にオフセットするように、選
    択されている、ことを特徴とするスプロケット。
  15. 【請求項１５】 請求項１０において、 スプロケット３０以外の発生源からの外部の緊張力が、
    チェーン８０に作用しており、予め選択された一つまた
    はそれ以上のスプロケット次数が、チェーン８０の外部
    の緊張力に付加するように、選択されている、ことを特
    徴とするスプロケット。
  16. 【請求項１６】 請求項１０において、 互いに異なる歯底半径Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 が、少なくと
    も、第１の歯底半径Ｒ3と、第１の歯底半径Ｒ3 より小
    さい第２の歯底半径Ｒ2 とから構成されている、ことを
    特徴とするスプロケット。
  17. 【請求項１７】 請求項１６において、 第１および第２の歯底半径Ｒ3 ，Ｒ2 が、スプロケット
    ３０の回りに実質的に４回繰り返すパターンで配置され
    ている、ことを特徴とするスプロケット。
  18. 【請求項１８】 請求項１６において、 互いに異なる歯底半径Ｒ3 ，Ｒ2 が、第２の歯底半径Ｒ
    2 より小さい第３の歯底半径Ｒ1 を有している、ことを
    特徴とするスプロケット。
  19. 【請求項１９】 請求項１８において、 第１、第２、第３の歯底半径Ｒ3 ，Ｒ2 ，Ｒ1 が、スプ
    ロケット３０の回りに実質的に４回繰り返すパターンで
    配置されている、ことを特徴とするスプロケット。
  20. 【請求項２０】 チェーンおよびスプロケットシステム
    に作用する緊張力を分配するための方法であって、 歯底部３４によって隔てられた複数の歯３２または１０
    ２を有するスプロケット３０または１００を提供し、 各歯底部３４に、スプロケット中心から半径方向に沿っ
    て該スプロケット中心に最も接近した歯底部上の点まで
    延びる歯底半径Ｒ1 ，Ｒ2 またはＲ3 を与え、 異なる複数の歯底半径Ｒ1 ，Ｒ2 およびＲ3 を与え、 チェーンおよびスプロケットシステムに作用する緊張力
    を分配するのに効果的なパターンで、隣り合うスプロケ
    ット歯間に歯底半径Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 を配置して、シス
    テムに作用する緊張力全体を減少させた、ことを特徴と
    する方法。
  21. 【請求項２１】 請求項２０において、 予め設定された一つまたはそれ以上のスプロケット次数
    においてチェーン緊張力を集中させるのに効果的な歯底
    半径のパターンを選択することを含んでいる、ことを特
    徴とする方法。
  22. 【請求項２２】 請求項２１において、 そのうちの少なくとも一つが大きなパターンから構成さ
    れかつそのうちの少なくとも一つが小さなパターンから
    構成された複数の歯底半径のパターンが選択されてい
    る、ことを特徴とする方法。
  23. 【請求項２３】 請求項２１において、 チェーン８０，９０がスプロケット３０，１００と相互
    作用することによって発生するノイズを低減させるのに
    も効果的な歯底半径パターンを選択することを含んでい
    る、ことを特徴とする方法。
  24. 【請求項２４】 請求項２０において、 スプロケット３０，１００からチェーン８０，９０に作
    用する緊張力を第４次のスプロケット次数に集中させる
    ことを含んでいる、ことを特徴とする方法。
  25. 【請求項２５】 請求項２０において、 あらゆる緊張力発生源からシステムに作用する緊張力全
    体を釣り合わせるために、スプロケット３０，１００以
    外の発生源からチェーン８０，９０に作用する緊張力を
    少なくとも部分的にオフセットするのに効果的な歯底半
    径パターンを選択することを含んでいる、ことを特徴と
    する方法。
  26. 【請求項２６】 請求項２０において、 あらゆる緊張力発生源からシステムに作用する緊張力全
    体を少なくとも部分的に釣り合わせるために、スプロケ
    ット３０，１００以外の発生源からチェーン８０，９０
    に作用する緊張力に少なくとも部分的に付加するのに効
    果的な歯底半径パターンを選択することを含んでいる、
    ことを特徴とする方法。
  27. 【請求項２７】 システム内のチェーン緊張力を低減す
    るように設けられたチェーンおよびスプロケットシステ
    ムであって、 スプロケット３０，１００が、 スプロケット３０，１００からチェーン８０，９０に作
    用する緊張力を、予め設定された一つまたはそれ以上の
    スプロケット次数に集中させるための手段と、 スプロケット３０，１００以外の発生源からチェーン８
    ０，９０に作用する緊張力を少なくとも部分的にオフセ
    ットさせるための手段とから構成されている、ことを特
    徴とするチェーンおよびスプロケットシステム。
  28. 【請求項２８】 請求項２７において、 前記スプロケット次数が、少なくとも第４次の次数であ
    る、ことを特徴とするチェーンおよびスプロケットシス
    テム。
  29. 【請求項２９】 自動車用タイミングシステムであっ
    て、 ピン８４によって相互に連結された複数対のリンク８２
    を有するチェーン８０と、 周方向に隔てられた複数の歯３２を有するとともに、ピ
    ン８４を受け入れるために隣り合う各歯３２の間に配置
    された歯底部３４を有し、カムシャフトに取り付けられ
    た概略円形状のスプロケット３０とを備え、 各歯底部３４が、スプロケット中心から半径方向に沿っ
    てスプロケット中心に最も接近した歯底部３４上の点ま
    で延びる歯底半径Ｒ1 ，Ｒ2 またはＲ3 を有しており、 少なくとも一つの歯底部３４が第１の歯底半径Ｒ3 を有
    し、少なくとも一つの歯底部３４が第２の歯底半径Ｒ2
    を有し、少なくとも一つの歯底部３４が第３の歯底半径
    Ｒ1 を有しており、第２の歯底半径Ｒ2 が第１の歯底半
    径Ｒ3 よりも小さく、第３の歯底半径Ｒ1 が第２の歯底
    半径Ｒ2 よりも小さくなっており、 第１、第２および第３の歯底半径Ｒ3 ，Ｒ2 ，Ｒ1 が、
    チェーン８０に作用する緊張力を再分配して、システム
    の運転中にチェーン８０に作用する緊張力を低減させる
    のに効果的なパターンで配置されている、ことを特徴と
    する自動車用タイミングシステム。
  30. 【請求項３０】 請求項２９において、 前記パターンが、第２歯底半径Ｒ2 、第３歯底半径Ｒ1
    、第３歯底半径Ｒ1 、第２歯底半径Ｒ2 、第１歯底半
    径Ｒ3 、第２歯底半径Ｒ2 、第３歯底半径Ｒ1 、第３歯
    底半径Ｒ1 、第２歯底半径Ｒ2 、第１歯底半径Ｒ3 、第
    ２歯底半径Ｒ2 、第３歯底半径Ｒ1 、第３歯底半径Ｒ1
    、第２歯底半径Ｒ2 、第１歯底半径Ｒ3 、第２歯底半
    径Ｒ2 、第３歯底半径Ｒ1 、第３歯底半径Ｒ1 、第２歯
    底半径Ｒ2 という一連の歯底半径から構成されている、
    ことを特徴とする自動車用タイミングシステム。
  31. 【請求項３１】 請求項２９において、 歯底半径パターンが、チェーン８０およびスプロケット
    ３０の相互作用によって発生するノイズを低減させるの
    にも効果的なものになっている、ことを特徴とする自動
    車用タイミングシステム。
  32. 【請求項３２】 スプロケット１００であって、 スプロケット１００の外周に沿って配置された複数の歯
    １０２を有し、隣り合う各歯１０２がサイレントチェー
    ン９０の歯９６と接触するように設けられており、サイ
    レントチェーン９０の連結部９４に隣り合う歯９６がス
    プロケット１００の隣り合う歯１０２の間に着座してい
    るときに、スプロケット１００がスプロケット中心から
    サイレントチェーン９０の連結部９４の中心までの距離
    で定義されるピッチ半径ＰＲ1 ，ＰＲ2 ，ＰＲ3 を有し
    ており、 複数のピッチ半径ＰＲ1 ，ＰＲ2 ，ＰＲ3 が、サイレン
    トチェーン９０に作用する緊張力をスプロケット回転に
    対して予め選択された一つまたはそれ以上の次数に分配
    するのに効果的なパターンで配置されている、ことを特
    徴とするスプロケット。
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